bronze d'aluminium

Le bronze d'aluminium est un alliage à base de cuivre contenant entre 5 % et 10 % d'aluminium en poids, souvent avec des ajouts plus faibles de fer, de nickel ou de manganèse. Contrairement au laiton (cuivre-zinc) ou au bronze d'étain (cuivre-étain), l'ajout d'aluminium crée une structure métallurgique fondamentalement différente. Le matériau résultant est significativement plus dur et plus résistant que le cuivre pur, avec une résistance à la traction généralement comprise entre 500 et 700 MPa selon la composition et le traitement thermique.

L'alliage tire sa résistance à la corrosion d'une fine couche d'oxyde d'aluminium auto-cicatrisante qui se forme à la surface. Cela le rend inestimable dans les environnements marins, où il surpasse le cuivre et le bronze d'étain en eau salée. Il résiste bien mieux à la corrosion par l'eau de mer que les laitons et ne souffre pas de dézincification, un mode de défaillance qui peut affecter le laiton dans certaines eaux. Les applications navales incluent les hélices, les roues de pompe à eau de mer et les corps de vannes. Le matériau fonctionne également bien dans les usines chimiques et le traitement des aliments où le lessivage du cuivre est une préoccupation.

Le bronze d'aluminium est notoirement difficile à souder et à couler. La forte affinité entre l'aluminium fondu et l'oxygène signifie qu'un blindage approprié au gaz inerte est essentiel, et la solidification est sujette à la porosité gazeuse et aux retassures. Le moulage au sable est courant pour les composants plus grands, mais l'affinage du grain et les procédures de dégazage sont critiques. L'usinage est réalisable mais nécessite une sélection minutieuse des outils et des vitesses inférieures à celles utilisées pour le laiton, car le matériau a tendance à s'écrouir rapidement et à générer de la chaleur.

Variantes courantes et applications

Le bronze d'aluminium standard (5 % à 8 % d'aluminium) est utilisé pour le matériel marin et la résistance générale à la corrosion. Les bronzes nickel-aluminium ajoutent 4 % à 6 % de nickel et sont spécifiés pour un service en eau salée encore plus exigeant, en particulier dans les arbres d'hélice et les composants de sous-marins. Le fer est parfois ajouté pour améliorer la fluidité de coulée et la résistance. Le matériau ne peut pas être durci par trempe comme certains laitons ; au lieu de cela, la résistance dépend de la composition, de l'écrouissage et d'un recuit soigneux. Une tige ou une barre entièrement recuite sera plus douce et plus ductile ; le matériau écroui est plus dur mais moins formable.

Le bronze d'aluminium se situe dans l'écart entre le cuivre pur (doux, très conducteur, faible) et l'acier inoxydable (cher, mauvaise usinabilité dans certaines nuances, moins tolérant en coulée). Son coût se situe entre le laiton et l'acier inoxydable. Le nom reflète l'ajout qui domine son comportement : l'aluminium confère la résistance à la corrosion et une grande partie du gain de résistance, même si le cuivre reste l'élément de base. Il est utilisé dans l'industrie depuis plus d'un siècle et reste le choix par défaut pour les paliers, les bagues et les composants de pompe en contact avec l'eau de mer lorsqu'un alliage non ferreux est requis.